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Visión por computador aplicada a la navegación y la detección de obstáculos de un dron experimental para la extinción de incendios

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Publication date
2019-10
Defense date
2019-10-04
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El presente proyecto consiste en el desarrollo de un sistema capaz de obtener de manera visual los ángulos propios de rotación de roll (alabeo), pitch (cabeceo) y yaw (guiñada) a los que se ve sometido un dron experimental durante el proceso de extinción de incendios. A su vez, el sistema debe ser capaz de detectar los obstáculos presentes en las imágenes capturadas. Para la detección de dichos obstáculos, el sistema está dotado de dos cámaras Basler, con la finalidad de tener un campo de visión elevado y así adquirir la mayor cantidad de información posible del entorno. En el caso de la obtención de los ángulos de rotación, se incorporan además de las cámaras, dos sensores de unidad de medición inercial (IMU). El primero de ellos, modelo MPU-6050, contiene acelerómetro y giroscopio, con el que se obtendrán los ángulos de rotación de roll, pitch y yaw del dron antiincendios. De manera complementaria se utiliza el sensor inercial DCM260B, ya que éste, además de giróscopo y acelerómetro también posee magnetómetro, haciendo posible la obtención de la orientación del dron. El proyecto se basa en el lenguaje de programación C++. Para el tratamiento de imágenes se han usado algoritmos de la librería OpenCV, más específicamente el flujo óptico. También es importante destacar el software de ROS, muy utilizado para el desarrollo del proyecto. Como conclusiones de los experimentos realizados, se obtuvieron unos resultados satisfactorios tanto en la detección de movimiento como en la obtención de ángulos de navegación de manera visual.
The present project consists in the development of a system capable of visually obtaining the proper rotation angles of roll, pitch and yaw to which an experimental drone is subjected during the firefighting process. In turn, the system must be able to detect the obstacles present in the captured images. For the detection of these obstacles, the system is equipped with two Basler cameras, in order to have a high field of vision and thus acquire as much information as possible from the environment. In the case of obtaining the rotation angles, two inertial measurement unit (IMU) sensors are incorporated in addition to the cameras. The first one, model MPU-6050, contains accelerometer and gyroscope, with which the rotation angles of navigation of the fire drone will be obtained. In addition, the DCM260B inertial sensor is used, since it also has a magnetometer, in addition to a gyroscope and accelerometer, making it possible to obtain the orientation of the drone. The project is based on the C ++ programming language. For the treatment of images, algorithms from the OpenCV library have been used, more specifically the optical flow. It is also important to highlight the ROS software, widely used for the development of the project. As conclusions of the experiments carried out, satisfactory results were obtained both in motion detection and in obtaining navigation angles visually.
Description
Keywords
Drones, Unidad de Medición Inercial (IMU), Ángulos de rotación, Detección de obstáculos, Flujo óptico, ROS (Robot Operating System)
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